JP2000214027A - 半導体圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧力の検出感度を向上させた半導体圧力センサ
を提供する。 【解決手段】（１１０）シリコン基板１ａを裏面側から
エッチングして凹所５を形成することによりダイヤフラ
ム２が形成される。ダイヤフラム２の中央部には２つの
ピエゾ抵抗素子３ａ，３ｂが、周部には２つのピエゾ抵
抗素子３ｃ，３ｄが設けられており、各ピエゾ抵抗素子
３ａ〜３ｄはホイートストンブリッジを構成するように
接続される。各ピエゾ抵抗素子３ａ〜３ｄの線長さを長
くするため蛇行するように形成されており、その直線部
分は＜−１１０＞方向に沿って配置される。ダイヤフラ
ム２の中央部に設けられたピエゾ抵抗素子３ａ，３ｂ
は、周部に設けられたピエゾ抵抗素子３ｃ，３ｄよりも
蛇行回数が多くなるように形成されている。また、各ピ
エゾ抵抗素子３ａ〜３ｄはダイヤフラム２の中心に近い
ほど直線部分が長くなるように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体圧力センサ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の半導体圧力センサとしては、シ
リコン基板を裏面側からエッチングして凹所を設けるこ
とにより、主表面側に薄肉のダイヤフラムを形成し、ダ
イヤフラムの主表面側に４つのピエゾ抵抗素子を設けた
ものがあった。４つのピエゾ抵抗素子はホイートストン
ブリッジを構成するように接続されており、ダイヤフラ
ムが圧力を受けて撓むと、各ピエゾ抵抗素子にダイヤフ
ラムの撓み量に応じた応力が発生し、この応力に応じて
各ピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化するので、抵抗値変化
を例えば電圧信号として取り出すことにより、圧力を検
出していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図３は略矩形状のダイ
ヤフラム２を有するシリコン基板１の応力分布を示す図
であり、ダイヤフラム２の場所によって発生する応力が
異なっていた。なお、図３中の一点鎖線は応力の分布曲
線を示しており、ダイヤフラム２が例えば紙面側に撓ん
だ場合、ダイアフラム２の紙面側では中央部の円形領域
Ａにおいて引っ張り応力が最大となり、ダイヤフラム２
の周部に沿って伸びる帯状領域Ｂにおいて圧縮応力が最
大となる。ところで、高濃度で高抵抗のピエゾ抵抗素子
を形成するためには、ピエゾ抵抗素子の線長さを長くす
る必要があるが、ピエゾ抵抗素子を形成するチップ面積
が大きくなるのを防ぐために、ピエゾ抵抗素子を蛇行さ
せて線長さを確保していた。ここで、オフセット電圧が
発生するのを抑制するために、ピエゾ抵抗素子を全て同
一形状に形成すると、ピエゾ抵抗素子の形成された場所
やその形状によっては、ダイヤフラム２において発生す
る応力の小さい領域にピエゾ抵抗素子の多くの部分が配
置されてしまい、圧力の検出感度が低下する虞があっ
た。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、その目的とするところは、圧力の検出感度を向
上させた半導体圧力センサを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、裏面側に凹所を設けることに
よって、主表面側に薄肉のダイヤフラムが形成された半
導体基板と、ダイヤフラムの主表面側に蛇行するように
設けられたピエゾ抵抗素子とを備え、ピエゾ抵抗素子の
形状を、ダイヤフラムの変形時に大きな応力の発生する
ダイヤフラムの領域により多くの部分が配置されるよう
な形状としたことを特徴とし、ダイヤフラムの変形時に
大きな応力が発生するダイヤフラムの領域により多くの
ピエゾ抵抗素子を配置することができ、ダイヤフラムの
変形時に発生するピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を大きく
して圧力の検出感度を高めることができる。

【０００６】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、上記半導体基板は（１１０）シリコン基板からな
り、上記ダイヤフラムの平面形状は略矩形状であって、
ピエゾ抵抗素子はダイヤフラムの周部および中央部に蛇
行するように設けられており、周部に設けられたピエゾ
抵抗素子は、中央部に設けられたピエゾ抵抗素子よりも
蛇行回数が多くなるように形成され、且つ、各ピエゾ抵
抗素子はダイヤフラムの中心に近いほど直線部分の長さ
が長くなるように形成されたことを特徴とし、ダイヤフ
ラムの平面形状は略矩形状であるので、ダイヤフラムの
変形時に発生する応力はその周部と中央部とで大きくな
り、周部では中央部に比べて大きな応力の発生する範囲
が狭くなっているので、周部に設けられたピエゾ抵抗素
子では中央部に設けられたピエゾ抵抗素子に比べて蛇行
回数を多くすることにより、大きな応力の発生する領域
により多くのピエゾ抵抗素子を配置することができ、且
つ、ダイヤフラムの周部および中央部では、大きな応力
の発生する範囲がダイヤフラムの中心に近いほど広くな
っているので、各ピエゾ抵抗素子ではダイヤフラムの中
心に近いほど直線部分の長さを長くすることにより、大
きな応力の発生する領域により多くのピエゾ抵抗素子を
配置することができ、圧力の検出感度を高めることがで
きる。

【０００７】請求項３の発明では、上記半導体基板は
（１００）シリコン基板からなり、上記ダイヤフラムの
平面形状は略矩形状であって、ピエゾ抵抗素子はダイヤ
フラムの周部に蛇行するように設けられ、各ピエゾ抵抗
素子の直線部分はダイヤフラムの一つの周部と略直交す
るように配置されており、直線部分に流れる電流の方向
がダイヤフラムの周部と略直交するように配置されたピ
エゾ抵抗素子は、直線部分に流れる電流の方向がダイヤ
フラムの周部と略平行になるように配置されたピエゾ抵
抗素子よりも蛇行回数が多くなるように形成され、且
つ、直線部分に流れる電流の方向がダイヤフラムの周部
と略平行になるように配置されたピエゾ抵抗素子はダイ
ヤフラムの中心から遠いほど直線部分の長さが長く、直
線部分に流れる電流の方向がダイヤフラムの周部と略直
交するように配置されたピエゾ抵抗素子はダイヤフラム
の中心に近いほど直線部分の長さが長く形成されたこと
を特徴とし、ダイヤフラムの平面形状は略矩形状である
ので、ダイヤフラムの周部において変形時に発生する応
力が大きくなり、ダイヤフラムの周部では周部の伸びる
方向においてダイヤフラムの中心に近いほど大きな応力
の発生する範囲が広くなっているので、直線部分に流れ
る電流の方向がダイヤフラムの周部と略直交するように
配置されたピエゾ抵抗素子では、直線部分に流れる電流
の方向がダイヤフラムの周部と略平行になるように配置
されたピエゾ抵抗素子に比べて、大きな応力の発生する
領域に配置できる直線部分の長さが短くなるから、蛇行
回数を多くすることによって、大きな応力の発生する領
域により多くのピエゾ抵抗素子を配置することができ、
且つ、直線部分に流れる電流の方向がダイヤフラムの周
部と略平行になるように配置されたピエゾ抵抗素子では
ダイヤフラムの中心から遠いほど直線部分の長さを長
く、直線部分に流れる電流の方向がダイヤフラムの周部
と略直交するように配置されたピエゾ抵抗素子ではダイ
ヤフラムの中心に近いほど直線部分の長さを長く形成す
ることにより、大きな応力の発生する領域により多くの
ピエゾ抵抗素子を配置することができ、圧力の検出感度
を高めることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本実施形態の半導
体圧力センサの平面図を図１（ａ）に、断面図を図１
（ｂ）に示す。なお、図１（ａ）中の右矢印の方向を文
中では＜００−１＞方向と表し、図１（ａ）中の上矢印
の方向を文中では＜−１１０＞方向と表す。この半導体
圧力センサは、半導体基板としての（１１０）シリコン
基板１ａを例えば水酸化カリウムを用いた異方性エッチ
ングにより裏面側からエッチングして、凹所５を形成す
ることにより、凹所５の天井面を構成する薄肉のダイヤ
フラム２を主表面側に形成している。ダイヤフラム２の
平面形状は略矩形状であって、一辺が＜−１１０＞方向
と略平行になるように形成されている。ダイヤフラム２
の主表面側の中央部には２つのピエゾ抵抗素子３ａ，３
ｂが形成されるとともに、ダイヤフラム２の主表面側の
＜−１１０＞方向と略直交する周部には２つのピエゾ抵
抗素子３ｃ，３ｄが形成されており、各ピエゾ抵抗素子
３ａ〜３ｄは＜−１１０＞方向に並べて配置されてい
る。ところで、高濃度で高抵抗のピエゾ抵抗素子３ａ〜
３ｄを形成するためには、ピエゾ抵抗素子３ａ〜３ｄの
線長さを長くする必要があるが、ピエゾ抵抗素子３ａ〜
３ｄを形成するチップ面積が大きくなるのを防ぐため、
ピエゾ抵抗素子３ａ〜３ｄを蛇行させて線長さを確保し
ている。ここで、各ピエゾ抵抗素子３ａ〜３ｄの直線部
分は＜−１１０＞方向に沿って配置されている。

【０００９】４つのピエゾ抵抗素子３ａ〜３ｄはホイー
トストンブリッジを構成するように接続されており、ダ
イヤフラム２に圧力が印加されて、ダイヤフラム２が撓
むと、ピエゾ抵抗素子３ａ〜３ｄの抵抗値が変化し、抵
抗値変化を電気信号として取り出すことにより、ダイヤ
フラム２に印加された圧力を検出することができる。例
えば、ダイヤフラム２に圧力が印加され、ダイヤフラム
２がピエゾ抵抗素子３ａ〜３ｄの形成された面側に撓む
と、ダイヤフラム２の中央部に配置されたピエゾ抵抗素
子３ａ，３ｂには引っ張りの応力がかかり、ダイヤフラ
ム２の周部に配置されたピエゾ抵抗素子３ｃ，３ｄには
圧縮の応力がかかる。ピエゾ抵抗素子３ａ〜３ｄに引っ
張り応力或いは圧縮応力がかかると、その抵抗値が増加
或いは減少するため、その抵抗値変化からダイヤフラム
２に印加された圧力を検出することができる。

【００１０】ここで、図３に示すようにダイヤフラム２
の中央部付近では、ダイヤフラム２の中心を中心とする
円形領域Ａに最も大きな応力がかかり、＜−１１０＞方
向における円形領域Ａの幅は、＜−１１０＞方向と略直
交する方向においてダイヤフラム２の中心ほど広くなっ
ている。ダイヤフラム２の中央部に設けたピエゾ抵抗素
子３ａ，３ｂの内、図１（ａ）中左側に配置されたピエ
ゾ抵抗素子３ａは図１（ｃ）に示すような形状に形成さ
れており、ダイヤフラム２の中心に近いほど直線部分が
長くなるように形成されている。また、図１（ａ）中右
側に配置されたピエゾ抵抗素子３ｂも、ピエゾ抵抗素子
３ａと同様に、ダイヤフラム２の中心に近いほど直線部
分が長くなるように形成されている。このように、ダイ
ヤフラム２の中央部に設けたピエゾ抵抗素子３ａ，３ｂ
は、ダイヤフラム２の中心に近いほど直線部分が長くな
るように形成されているので、ダイヤフラム２の変形時
に大きな応力のかかる領域にピエゾ抵抗素子３ａ，３ｂ
をできるだけ多く配置することができ、圧力の検出感度
が向上する。

【００１１】一方、ダイヤフラム２の周部では、周部に
沿う方向に伸びる帯状領域Ｂに最も大きな応力がかか
り、ピエゾ抵抗素子３ｃ，３ｄの形成された＜−１１０
＞方向と略直交する周部では、＜−１１０＞方向におけ
る帯状領域Ｂの幅は、周部の伸びる方向においてダイヤ
フラム２の中心に近いほど広くなっている。ピエゾ抵抗
素子３ｃ，３ｄは、図１（ｄ）に示すように周部の伸び
る方向においてダイヤフラム２の中心に近いほど直線部
分が長くなるように形成されているので、ダイヤフラム
２の変形時に大きな応力のかかる領域にピエゾ抵抗素子
３ｃ，３ｄをできるだけ多く配置することができ、圧力
の検出感度が向上する。

【００１２】また、図３に示すように＜−１１０＞方向
において帯状領域Ｂの幅は円形領域Ａの幅に比べて狭い
ため、周部に設けたピエゾ抵抗素子３ｃ，３ｄでは、中
央部に設けたピエゾ抵抗素子３ａ，３ｂに比べて、大き
な応力の発生する領域に配置できる直線部分の長さが短
くなるから、蛇行回数を多くすることにより、大きな応
力の発生する領域に配置できるピエゾ抵抗素子の線長さ
を確保し、圧力の検出感度を高めている。

【００１３】上述のように、ダイヤフラム２の主表面側
においてダイヤフラム２の変形時に発生する応力の大き
な領域にピエゾ抵抗素子３ａ〜３ｄを配置しているの
で、ダイヤフラム２の歪みにより発生するピエゾ抵抗素
子３ａ〜３ｄの抵抗値変化を大きくすることができ、圧
力の検出感度を向上させることができる。

【００１４】（実施形態２）本実施形態の半導体圧力セ
ンサの平面図を図２（ａ）に、断面図を図１（ｂ）に示
す。なお、図２（ａ）中の右矢印の方向を文中では＜０
１−１＞方向と表す。本実施形態では、半導体基板とし
ての（１００）シリコン基板１ｂを例えば水酸化カリウ
ムを用いた異方性エッチングにより裏面側からエッチン
グして、凹所５を形成することにより、凹所５の天井面
を構成する薄肉のダイヤフラム２を主表面側に形成して
いる。ダイヤフラム２の平面形状は略矩形状であって、
一辺が＜０１１＞方向と略平行になるように形成されて
おり、ダイヤフラム２の主表面側の周部には４つのピエ
ゾ抵抗素子４ａ〜４ｄがそれぞれ形成されている。

【００１５】ところで、高濃度で高抵抗のピエゾ抵抗素
子４ａ〜４ｄを形成するためには、ピエゾ抵抗素子４ａ
〜４ｄの線長さを長くする必要があるが、ピエゾ抵抗素
子４ａ〜４ｄを形成するチップ面積が大きくなるのを防
ぐため、ピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄを蛇行させて線長さ
を確保している。各ピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄの直線部
分は、＜０１１＞方向と略平行になるように形成されて
おり、＜０１−１＞方向に伸びるダイヤフラム２の周部
と略直交している。また、＜０１１＞方向と略平行なダ
イヤフラム２の周部に設けられたピエゾ抵抗素子４ａ，
４ｂでは、直線部分に流れる電流の方向が周部と略平行
になり、＜０１１＞方向に略直交するダイヤフラム２の
周部に設けられたピエゾ抵抗素子４ｃ，４ｄでは、直線
部分に流れる電流の方向が周部と略直交する。

【００１６】４つのピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄはホイー
トストンブリッジを構成するように接続されており、ダ
イヤフラム２に圧力が印加されて、ダイヤフラム２が撓
むと、ピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄの抵抗値が変化し、抵
抗値変化を電気信号として取り出すことにより、ダイヤ
フラム２に印加された圧力を検出することができる。

【００１７】ここで、図３に示すようにダイヤフラム２
の周部では、周部に沿う方向に伸びる帯状領域Ｂに最も
大きな応力がかかり、＜０１１＞方向に略平行なダイヤ
フラム２の周部では、＜０１１＞方向と略直交する方向
においてダイヤフラム２の中心から遠いほど、＜０１１
＞方向において大きな応力の発生する範囲が広くなって
いるので、直線部分に流れる電流の方向が周部と略平行
になるように設けられたピエゾ抵抗素子４ａ，４ｂの
内、図２（ａ）中右側に配置されたピエゾ抵抗素子４ｂ
では、図２（ｃ）に示すように＜０１１＞方向と略直交
する方向においてダイヤフラム２の中心から遠いほど、
直線部分の長さが長くなるように形成されている。ま
た、図２（ａ）中左側に配置されたピエゾ抵抗素子４ａ
も、ピエゾ抵抗素子４ｂと同様に、＜０１１＞方向と略
直交する方向においてダイヤフラム２の中心から遠いほ
ど直線部分が長くなるように形成されている。このよう
に、直線部分に流れる電流の方向が周部と略平行になる
ように設けられたピエゾ抵抗素子３ａ，３ｂでは、＜０
１１＞方向と略直交する方向においてダイヤフラム２の
中心から遠いほど、直線部分の長さが長くなるように形
成されているので、大きな応力の発生する領域にピエゾ
抵抗素子をできるだけ多く配置することができ、圧力の
検出感度が向上する。

【００１８】一方、＜０１１＞方向に略直交する（すな
わち＜０１−１＞方向と略平行な）ダイヤフラム２の周
部では、＜０１１＞方向と略直交する方向においてダイ
ヤフラム２の中心に近いほど、＜０１１＞方向において
大きな応力の発生する範囲が広くなっているので、直線
部分に流れる電流の方向が周部と略直交するように設け
られたピエゾ抵抗素子４ｃ，４ｄでは、図２（ｄ）に示
すように＜０１１＞方向と略直交する方向においてダイ
ヤフラム２の中心に近いほど、直線部分の長さを長く形
成することによって、大きな応力の発生する領域にピエ
ゾ抵抗素子をできるだけ多く配置することができ、圧力
の検出感度が向上する。

【００１９】また、＜０１１＞方向に略直交するダイヤ
フラム２の周部では、＜０１１＞方向に略平行なダイヤ
フラム２の周部に比べて、＜０１１＞方向において大き
な応力の発生する範囲が狭くなっているので、＜０１１
＞方向に略直交するダイヤフラム２の周部に配置された
ピエゾ抵抗素子、すなわち直線部分に流れる電流の方向
がダイヤフラム２の周部と略直交するように配置された
ピエゾ抵抗素子４ｃ，４ｄでは、＜０１１＞方向に略平
行なダイヤフラム２の周部に配置されたピエゾ抵抗素
子、すなわち直線部分に流れる電流の方向がダイヤフラ
ム２の周部と略平行になるように配置されたピエゾ抵抗
素子４ａ，４ｂに比べて、大きな応力の発生する領域に
配置できる直線部分の長さが短くなるから、蛇行回数を
多くすることにより、大きな応力の発生する領域に配置
できるピエゾ抵抗素子の線長さを確保し、圧力の検出感
度を高めている。

【００２０】上述のように、ダイヤフラム２の主表面側
においてダイヤフラム２の変形時に発生する応力の大き
な領域にピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄの直線部分が配置さ
れているので、ダイヤフラム２の歪みにより発生するピ
エゾ抵抗素子４ａ〜４ｄの抵抗値変化を大きくすること
ができ、圧力の検出感度を向上させることができる。

【００２１】なお、上述の各実施形態では（１１０）シ
リコン基板１ａおよび（１００）シリコン基板１ｂを例
として、ピエゾ抵抗素子３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄの形状
を説明したが、ピエゾ抵抗素子３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄ
の形状を上記の形状に限定する趣旨のものではなく、ダ
イヤフラム２において大きな応力の発生する領域にでき
るだけ多く配置できるような形状にピエゾ抵抗素子３ａ
〜３ｄ、４ａ〜４ｄを形成すれば良い。

【００２２】

【発明の効果】上述のように、請求項１の発明は、裏面
側に凹所を設けることによって、主表面側に薄肉のダイ
ヤフラムが形成された半導体基板と、ダイヤフラムの主
表面側に蛇行するように設けられたピエゾ抵抗素子とを
備え、ピエゾ抵抗素子の形状を、ダイヤフラムの変形時
に大きな応力の発生するダイヤフラムの領域により多く
の部分が配置されるような形状としたことを特徴とし、
ダイヤフラムの変形時に大きな応力が発生するダイヤフ
ラムの領域により多くのピエゾ抵抗素子を配置すること
ができ、ダイヤフラムの変形時に発生するピエゾ抵抗素
子の抵抗値変化を大きくして圧力の検出感度を高めるこ
とができるという効果がある。

【００２３】上述のように、請求項１の発明は、裏面側
に凹所を設けることによって、主表面側に薄肉のダイヤ
フラムが形成された半導体基板と、ダイヤフラムの主表
面側に蛇行するように設けられたピエゾ抵抗素子とを備
え、ピエゾ抵抗素子の直線部分は、ダイヤフラムにおい
てダイヤフラムの変形時に発生する応力が大きい領域に
配置されたことを特徴とし、ピエゾ抵抗素子の直線部分
はダイヤフラムの変形時に発生する応力が大きい領域に
設けられているので、ダイヤフラムの変形時に発生する
ピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を大きくすることができ、
圧力の検出感度を高めることができるという効果があ
る。

【００２４】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、上記半導体基板は（１１０）シリコン基板からな
り、上記ダイヤフラムの平面形状は略矩形状であって、
ピエゾ抵抗素子はダイヤフラムの周部および中央部に蛇
行するように設けられており、周部に設けられたピエゾ
抵抗素子は、中央部に設けられたピエゾ抵抗素子よりも
蛇行回数が多くなるように形成され、且つ、各ピエゾ抵
抗素子はダイヤフラムの中心に近いほど直線部分の長さ
が長くなるように形成されたことを特徴とし、ダイヤフ
ラムの平面形状は略矩形状であるので、ダイヤフラムの
変形時に発生する応力はその周部と中央部とで大きくな
り、周部では中央部に比べて大きな応力の発生する範囲
が狭くなっているので、周部に設けられたピエゾ抵抗素
子では中央部に設けられたピエゾ抵抗素子に比べて蛇行
回数を多くすることにより、大きな応力の発生する領域
により多くのピエゾ抵抗素子を配置することができ、且
つ、ダイヤフラムの周部および中央部では、大きな応力
の発生する範囲がダイヤフラムの中心に近いほど広くな
っているので、各ピエゾ抵抗素子ではダイヤフラムの中
心に近いほど直線部分の長さを長くすることにより、大
きな応力の発生する領域により多くのピエゾ抵抗素子を
配置することができ、圧力の検出感度を高めることがで
きるという効果がある。

【００２５】請求項３の発明では、上記半導体基板は
（１００）シリコン基板からなり、上記ダイヤフラムの
平面形状は略矩形状であって、ピエゾ抵抗素子はダイヤ
フラムの周部に蛇行するように設けられ、各ピエゾ抵抗
素子の直線部分はダイヤフラムの一つの周部と略直交す
るように配置されており、直線部分に流れる電流の方向
がダイヤフラムの周部と略直交するように配置されたピ
エゾ抵抗素子は、直線部分に流れる電流の方向がダイヤ
フラムの周部と略平行になるように配置されたピエゾ抵
抗素子よりも蛇行回数が多くなるように形成され、且
つ、直線部分に流れる電流の方向がダイヤフラムの周部
と略平行になるように配置されたピエゾ抵抗素子はダイ
ヤフラムの中心から遠いほど直線部分の長さが長く、直
線部分に流れる電流の方向がダイヤフラムの周部と略直
交するように配置されたピエゾ抵抗素子はダイヤフラム
の中心に近いほど直線部分の長さが長く形成されたこと
を特徴とし、ダイヤフラムの平面形状は略矩形状である
ので、ダイヤフラムの周部において変形時に発生する応
力が大きくなり、ダイヤフラムの周部では周部の伸びる
方向においてダイヤフラムの中心に近いほど大きな応力
の発生する範囲が広くなっているので、直線部分に流れ
る電流の方向がダイヤフラムの周部と略直交するように
配置されたピエゾ抵抗素子では、直線部分に流れる電流
の方向がダイヤフラムの周部と略平行になるように配置
されたピエゾ抵抗素子に比べて、大きな応力の発生する
領域に配置できる直線部分の長さが短くなるから、蛇行
回数を多くすることによって、大きな応力の発生する領
域により多くのピエゾ抵抗素子を配置することができ、
且つ、直線部分に流れる電流の方向がダイヤフラムの周
部と略平行になるように配置されたピエゾ抵抗素子では
ダイヤフラムの中心から遠いほど直線部分の長さを長
く、直線部分に流れる電流の方向がダイヤフラムの周部
と略直交するように配置されたピエゾ抵抗素子ではダイ
ヤフラムの中心に近いほど直線部分の長さを長く形成す
ることにより、大きな応力の発生する領域により多くの
ピエゾ抵抗素子を配置することができ、圧力の検出感度
を高めることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の半導体圧力センサを示し、（ａ）
は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）（ｄ）は要部拡大図
である。

【図２】実施形態２の半導体圧力センサを示し、（ａ）
は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）（ｄ）は要部拡大図
である。

【図３】ダイヤフラムを有するシリコン基板の応力分布
を示す図である。

【符号の説明】

１ａ （１１０）シリコン基板 ２ ダイヤフラム ３ａ〜３ｄ ピエゾ抵抗素子 ５ 凹所

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西條 隆司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 江田 和夫 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 青木 亮 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE13 FF11 GG16 4M112 AA01 BA01 CA04 CA05 CA09 DA04 EA03 FA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】裏面側に凹所を設けることによって、主表
   面側に薄肉のダイヤフラムが形成された半導体基板と、
   ダイヤフラムの主表面側に蛇行するように設けられたピ
   エゾ抵抗素子とを備え、ピエゾ抵抗素子の形状を、ダイ
   ヤフラムの変形時に大きな応力の発生するダイヤフラム
   の領域により多くの部分が配置されるような形状とした
   ことを特徴とする半導体圧力センサ。
2. 【請求項２】上記半導体基板は（１１０）シリコン基板
   からなり、上記ダイヤフラムの平面形状は略矩形状であ
   って、ピエゾ抵抗素子はダイヤフラムの周部および中央
   部に蛇行するように設けられており、周部に設けられた
   ピエゾ抵抗素子は、中央部に設けられたピエゾ抵抗素子
   よりも蛇行回数が多くなるように形成され、且つ、各ピ
   エゾ抵抗素子はダイヤフラムの中心に近いほど直線部分
   の長さが長くなるように形成されたことを特徴とする請
   求項１記載の半導体圧力センサ。
3. 【請求項３】上記半導体基板は（１００）シリコン基板
   からなり、上記ダイヤフラムの平面形状は略矩形状であ
   って、ピエゾ抵抗素子はダイヤフラムの周部に蛇行する
   ように設けられ、各ピエゾ抵抗素子の直線部分はダイヤ
   フラムの一つの周部と略直交するように配置されてお
   り、直線部分に流れる電流の方向がダイヤフラムの周部
   と略直交するように配置されたピエゾ抵抗素子は、直線
   部分に流れる電流の方向がダイヤフラムの周部と略平行
   になるように配置されたピエゾ抵抗素子よりも蛇行回数
   が多くなるように形成され、且つ、直線部分に流れる電
   流の方向がダイヤフラムの周部と略平行になるように配
   置されたピエゾ抵抗素子はダイヤフラムの中心から遠い
   ほど直線部分の長さが長く、直線部分に流れる電流の方
   向がダイヤフラムの周部と略直交するように配置された
   ピエゾ抵抗素子はダイヤフラムの中心に近いほど直線部
   分の長さが長く形成されたことを特徴とする請求項１記
   載の半導体圧力センサ。